fluent多孔介質(zhì)參數(shù)詳解

2017-06-11  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

在流體計算中,常會碰到多孔介質(zhì)的情況,如流體經(jīng)過過濾網(wǎng)、通過換熱器的管束等。Fluent中提供的多孔介質(zhì)模型將多孔結(jié)構(gòu)簡化為一個動量源,在建立幾何模型時,可以不用建立復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。

1多孔介質(zhì)區(qū)域設(shè)置

多孔介質(zhì)區(qū)域設(shè)置面板如下圖所示。

面板中需要設(shè)置方向向量及各方向的粘性阻力及慣性阻力。

   設(shè)置孔隙率,并選擇傳熱模型(開啟能量模型時) 

2流體通過控控區(qū)域的阻力

多孔介質(zhì)在建模時被簡化為一個動量源項附加在標(biāo)準(zhǔn)流動方程上。該源項包含兩部分內(nèi)容:粘性損失項及慣性損失項。可表示為:

其中,Si為第i(x,y,z)個動量方程;|v|為速度值;Dij及Cij為指定的矩陣。式中右邊第一項為粘性損失,第二項為慣性損失。

此方程可以寫成簡化形式:

式中,α為滲透率,C2為慣性阻力系數(shù)。因此可以指定對角矩陣D及C為1/α與C2。

3

具體案例

如下表中所示的壓降與速度關(guān)系實驗數(shù)據(jù):

可以通過數(shù)據(jù)擬合得到以下壓降與速度關(guān)系表達(dá)式:

式中,Δp為壓降,v為速度。

假設(shè)多孔介質(zhì)區(qū)域厚度為Δn,則壓降:

則有:

案例中介質(zhì)密度ρ=1.225kg/m3,區(qū)域厚度為1m,則可計算得到慣性阻力系數(shù):

相同的方法,有

案例中介質(zhì)粘度μ=1.7894e-5,則可計算得到粘性阻力系數(shù):

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